关于Laplace-Stieltjes变换所定义的函数增长性, 余家荣首先在文[1]中得到Valiron-Knopp-Bohr公式, 并利用该公式得到了有关“最大模”和“最大项”的相关估计.在此基础上, 文献[2-6]通过定义(R)级以及引入型函数定义的精确级研究了在半平面上解析的Laplace-Stieltjes增长性, 文[2]还通过定义指数级研究了在半平面上解析的具有相同零级的Laplace-Stieltjes变换的增长性, 得到了一些较好的结果.本文将通过引入对数级, 进一步精确地研究在右半平面上具有零级的Laplace-Stieltjes变换的增长性, 并得到关于这类变换的增长性的系数特征.考虑Laplace-Stieltjes变换所定义的函数
$\alpha (x)$是对于$x \ge 0$有定义的实数或复数值函数, 而且它在任何闭区间$[0, X]$ $(0 < X < + \infty )$上是囿变的.
作序列
并且满足
令$A_n^* = \mathop {\sup }\limits_{{\lambda _n} < x \le {\lambda _{n + 1}}, t \in \mathbb{R}} \left| {\displaystyle\int_{{\lambda _n}}^x {{{\rm{e}}^{ - {\rm{i}}ty}}{\rm{d}}\alpha (y)} } \right|$, 由文[1]知, 当序列(2) 满足
时, 变换(1) 的一致收敛横坐标为$\sigma _u^F = 0$, 此时变换(1) 定义的函数$F(s)$为右半平面上的解析函数.对$\sigma > 0$时, 记
定义 1.1 如果变换(1) 满足(2)--(4) 式, 定义变换(1) 在右半平面的增长级为
当$\rho = 0$时, 称$F(s)$是右半平面上的零级L-S变换.
定义 1.2 设$F(s)$是右半平面上的零级L-S变换, 且存在$\varepsilon > 0$, 使得
定义$F(s)$的对数级${\rho ^*}$和下对数级${\lambda ^*}$为
引理 2.1[2] 设变换(1) 满足(2)--(4) 式, 则对任意给定$\varepsilon \in (0, 1)$和充分接近0的$\sigma (\sigma > 0)$, 有
其中$K(\varepsilon )$是只与$\varepsilon$有关的常数.
注 1 由引理2.1及条件(5), 我们可以得到$1 \le {\lambda ^*}, {\rho ^*} \le + \infty $.
引理 2.2[2] 设变换(1) 满足(2)--(4) 式, 则存在$\delta > 0$, 当$0 < \sigma < \delta$时,
其中$A$为常数.
由文[7]中定理3.2的证明, 有
引理 2.3关天$x$的函数$g(x) = {(\log x)^T} + rx$的最大值为${\left[{\log \frac{T}{{-r}}} \right]^T} - T$, 其中$r < 0, x \ge 0$.
定理 3.1 设变换(1) 满足(2)--(5) 式, 且有对数级${\rho ^*}$, 则$\max \{ 1, \overline {\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } } \frac{{{{\log }^ + }{{\log }^ + }A_n^*}}{{\log \log {\lambda _n}}}\} = {\rho ^*}.$
证 设$\max \{ 1, \overline {\mathop {\lim }\limits_{n \to + \infty } } \frac{{{{\log }^ + }{{\log }^ + }A_n^*}}{{\log \log {\lambda _n}}}\} = u$, 则$1 \le u \le \infty $.
先证明$u \le {\rho ^*}$, 不妨假设${\rho ^*} < + \infty $, 则$\forall \varepsilon > 0$, $\exists {\sigma _0} = {\sigma _0}(\varepsilon ) > 0$, 当$0 < \sigma < {\sigma _0}$时,
由引理2.1, 则有$\log \mu (\sigma, F) < \log 3 + {(\log \frac{1}{\sigma })^{{\rho ^*} + \varepsilon }}, $所以$\log A_n^* < \log 3 + {(\log \frac{1}{\sigma })^{{\rho ^*} + \varepsilon }} + {\lambda _n}\sigma.$取$n$使得$\frac{1}{\sigma } = \frac{{{\lambda _n}}}{{{\rho ^*} + \varepsilon }}$, 则
所以由$\varepsilon $的任意性, 则有$\overline {\mathop {\lim }\limits_{n \to \infty } } \frac{{{{\log }^ + }{{\log }^ + }A_n^*}}{{\log \log {\lambda _n}}} \le {\rho ^*}.$而当${\rho ^*} = + \infty $时上式显然成立, 故$u \le {\rho ^*}$.
下证$u \ge {\rho ^*}$, 不妨假设$u < + \infty $, 则对$\forall \varepsilon > 0$, $\exists {n_0} = {n_0}(\varepsilon ) > 0$, 当$n > {n_0}$时,
另一方面,
令
则当${\lambda _k} \le x \le {\lambda _{k + 1}}, - \infty < t < + \infty $时
又由于
同理有
于是当${\lambda _n} \le x \le {\lambda _{n + 1}}, \sigma > 0$时
从而
所以由(6) 式
其中$P({n_0})$是与${n_0}$有关的常数.取$N$满足$N = (D + \varepsilon )\frac{2}{\sigma }{(\log \frac{2}{\sigma })^{u + \varepsilon }}$, 由(7) 式和引理2.3有
对于每个$\sigma > 0$, 定义函数$n(\sigma )$满足${\lambda _{n(\sigma )}} < \frac{2}{\sigma } < {\lambda _{n(\sigma ) + 1}}$, 则对充分接近0的$\sigma (\sigma > 0)$, 由(3) 式中第一个等式, 当$n > N$时,
所以
由于
所以对充分接近0的$\sigma (\sigma > 0)$,
则
由$\varepsilon$的任意性, 有
由于$u = + \infty $时上式是显然成立的, 所以${\rho ^*} \le u$.
定理 3.2 设变换(1) 满足(2)--(5) 式, 且有对数级${\rho ^*}$, 则
证 作Dirichlet级数
则级数(8) 所确定的函数是右半平面上的解析函数, 由文[8]中定理1.1和定理1.2有
再由定理3.1, 可知定理成立.
定理 3.3 设变换(1) 满足(2)--(5) 式, 且有对数级${\rho ^*}(1 < {\rho ^*} < + \infty )$, 则\[{\rho ^*}-1 \le \overline {\mathop {\lim }\limits_{\sigma \to 0} } \frac{{\log ({\lambda _{N(\sigma)}}\sigma)}}{{\log \log \frac{1}{\sigma }}}\} \le {\rho ^*}.\]
证 设$\overline {\mathop {\lim }\limits_{\sigma \to 0}} \frac{{\log ({\lambda _{N(\sigma )}}\sigma )}}{{\log \log \frac{1}{\sigma }}}\} = \theta $, 则$\forall \varepsilon > 0, \exists {\sigma _1} = {\sigma _1}(\varepsilon ) > 0$, 当$0 < \sigma < {\sigma _1}$时,
由引理2.2,
令${\sigma _0} = \min \{ \delta, {\sigma _1}\} $, 则当$0 < \sigma < {\sigma _0}$时, 由(9) 式有
再由定理3.2, 则有${\rho ^*} \le \theta + 1$.
另一方面, 由${\rho ^*} = \overline {\mathop {\lim }\limits_{\sigma \to 0} } \frac{{{{\log }^ + }{{\log }^ + }{M_u}(\sigma, F)}}{{\log \log \frac{1}{\sigma }}}$, 则$\forall \varepsilon > 0, \exists {\sigma _1} = {\sigma _1}(\varepsilon ) > 0$, 当$0 < \sigma < {\sigma _1}$时,
由引理1.1, 则有
由(3) 式, 对上述的$\varepsilon $和$\sigma $有
再由(10) 式, 则有
两边取对数再除以$\log \log \frac{1}{\sigma }$, 然后取上极限, 则有
综合前半部分证明, 可知定理成立.
注 2 若$\overline {\mathop {\lim }\limits_{\sigma \to 0} } \frac{{\log ({\lambda _{N(\sigma )}}\sigma )}}{{\log \log \frac{1}{\sigma }}} = 0$, 由定理3.2和注1可知此时${\rho ^*} = 1$.
定理 3.4 设变换(1) 满足(2)--(5) 式, 且有下对数级${\lambda ^*}(1 \le {\lambda ^*} \le \infty )$, $\{ {n_k}\} _1^\infty $是一列递增正整数序列, 则
证 设$\mathop {\underline {\lim } }\limits_{k \to \infty } \frac{{{{\log }^ + }{{\log }^ + }A_{{n_k}}^*}}{{\log \log {\lambda _{{n_{k + 1}}}}}} = \theta (0 \le \theta < \infty )$, 则对任意给定的$\varepsilon > 0$, 存在$N > 0$, 当$k > N$时,
选取${\sigma _k} = \frac{{\theta - \varepsilon }}{{{\lambda _{{n_k}}}}}, k = 1, 2, \cdots $, 当$k > N$且${\sigma _{k + 1}} \le \sigma \le {\sigma _k}$时,
若$\theta = \infty $, 显然${\lambda ^*} = \infty $, 所以定理得证.